JP3893122B2 - Torque detection device - Google Patents

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Description

本発明は、車両の操舵装置に関し、特に、ステアリングホイールのトルクを検出するための車両操舵装置のトルク検出装置に関するものである。   The present invention relates to a vehicle steering device, and more particularly to a torque detection device for a vehicle steering device for detecting torque of a steering wheel.

操舵装置のパワーステアリングシステム(Power Steering System)は、別途の補助駆動装置によって車輪に補助操舵力を提供することにより、車両の低速走行中及び停車中に運転者がステアリングホイールに加えるべき操舵力を軽減させてステアリングホイールの操作を容易にする。電子式パワーステアリングシステム(ＥＰＳ, Electronic Power Steering System)は、低速走行中及び停車中には大きい補助操舵力を提供し、高速走行中に相対的に小さい補助操舵力のみを提供することにより、低速走行時及び停車中の操舵力軽減と高速走行時の走行安定性を全て満足させる。   The power steering system of the steering device provides the steering force that the driver should apply to the steering wheel while the vehicle is running at low speed and when the vehicle is stopped by providing auxiliary steering force to the wheels by a separate auxiliary drive device. Reduce the ease of steering wheel operation. Electronic Power Steering System (EPS) provides a large auxiliary steering force during low-speed driving and when the vehicle is stopped, and provides only a relatively small auxiliary steering force during high-speed driving. All of the driving force reduction during running and stopping and the running stability during high speed running are satisfied.

電子式パワーステアリングシステムにおいては、ステアリングホイールの回転方向及び角度によって補助操舵力の方向と大きさが決定されるが、このステアリングホイールの回転方向及び角度を検出するために、トルクセンサ(Torque Sensor)が用いられる。トルクセンサのトルク検出原理はステアリングホイールの回転によるトルク検出コイル周辺の磁束変化を利用することである。車両の車輪駆動軸とステアリングホイール駆動軸との間にはトーションバー(Torsion Bar)が設置され、ステアリングホイールの回転によってトーションバーのねじりが生じる。トーションバーのねじりはトルク検出コイル周辺の磁束を変化させるので、この磁束の変化によってトルク検出コイルのインダクタンスの大きさが変化し、トルク検出コイルに誘起される電圧の大きさが変わる。この誘起電圧の増加又は減少する方向と大きさはステアリングホイールの回転方向及び角度を示す指標になる。   In the electronic power steering system, the direction and magnitude of the auxiliary steering force are determined by the rotation direction and angle of the steering wheel. In order to detect the rotation direction and angle of the steering wheel, a torque sensor (Torque Sensor) is used. Is used. The torque detection principle of the torque sensor is to use the magnetic flux change around the torque detection coil due to the rotation of the steering wheel. A torsion bar is installed between the wheel drive shaft and the steering wheel drive shaft of the vehicle, and the torsion bar is twisted by the rotation of the steering wheel. Since the torsion bar torsion changes the magnetic flux around the torque detection coil, the change in the magnetic flux changes the magnitude of the inductance of the torque detection coil and the magnitude of the voltage induced in the torque detection coil. The direction and magnitude of the induced voltage increase or decrease is an index indicating the rotation direction and angle of the steering wheel.

図１は特許文献１に開示されている従来のトルク検出装置のブロック図である。図１に示した従来のトルク検出装置において、電流増幅器３１から出力される交流電圧と反転電流増幅器３２から出力される反転交流電圧が、コイルＬ1とコイルＬ2との直列回路の両端に印加される。また、コイルＬ1、コイルＬ2、抵抗Ｒ1、および抵抗Ｒ2により構成されるブリッジ回路から検出されたトルク検出電圧と基準電圧との差が増幅された後、同期検波及びサンプリングを経てトルク検出信号ＴSが得られる。
特開平８−６８７０３公報 FIG. 1 is a block diagram of a conventional torque detection device disclosed in Patent Document 1. In FIG. In the conventional torque detector shown in FIG. 1, the alternating voltage output from the current amplifier 31 and the inverted alternating voltage output from the inverting current amplifier 32 are applied to both ends of the series circuit of the coil L 1 and the coil L 2. Is done. Further, after the difference between the torque detection voltage detected from the bridge circuit constituted by the coil L 1 , the coil L 2 , the resistor R 1 , and the resistor R 2 and the reference voltage is amplified, the torque is detected through synchronous detection and sampling. A detection signal T S is obtained.
JP-A-8-68703

しかしながら、従来のトルク検出装置では、図２に示すように、交流電圧ＶBとサンプリングパルス信号ＳＰａとの位相が互いに一致しなければ正確な同期検波及びサンプリングが行われない。図２は、図１に示した従来のトルク検出装置の交流電圧ＶBの位相変化とサンプリングパルス信号を示す図である。仮に、ＶB’とＶB”の如くサンプリングパルス信号ＳＰａと位相が一致しなければ、図３に示すようなサンプリングエラーが発生する。図３は図１に示した従来のトルク検出装置の交流電圧の位相変化によるサンプルホールド回路の出力電圧の変化を示す図である。図３に示すように、交流電圧ＶBの位相が図２のＶB”の如くサンプリングパルス信号ＳＰａの位相から外れると、図３のＶSA”の如く不正確なピーク値がサンプリングされる。サンプリングタイムｔSで正確なピーク値をサンプリングできなければ、電圧／電流変換器３９から出力されるトルク検出信号ＴSは信頼することができなくなる。 However, in the conventional torque detection device, as shown in FIG. 2, accurate synchronous detection and sampling are not performed unless the phases of the AC voltage V B and the sampling pulse signal SPa match each other. FIG. 2 is a diagram showing the phase change of the AC voltage V B and the sampling pulse signal of the conventional torque detector shown in FIG. If the phase of the sampling pulse signal SPa does not match like V B ′ and V B ″, a sampling error as shown in FIG. 3 will occur. FIG. 3 shows the AC of the conventional torque detector shown in FIG. is a diagram showing changes in output voltage of the sample-and-hold circuit according to phase variation of the voltage. as shown in FIG. 3, when the phase of the AC voltage V B is out as the sampling pulse signal SPa of the phase of V B "in FIG. 2 3, an inaccurate peak value is sampled as shown by V SA ″. If the accurate peak value cannot be sampled at the sampling time t S , the torque detection signal T S output from the voltage / current converter 39 is It becomes impossible to trust.

そこで、上記した問題点を解消すべく本発明に係るトルク検出装置は、温度補償コイル及びトルク検出コイルに印加される電圧の位相が温度ドリフトなどの外乱によって不安定であっても常時正確なトルク検出を可能にすることを目的とする。   Therefore, in order to solve the above-described problems, the torque detection device according to the present invention is capable of always providing accurate torque even when the phase of the voltage applied to the temperature compensation coil and the torque detection coil is unstable due to disturbance such as temperature drift. The purpose is to enable detection.

上記の目的を達成するためになされた本発明のトルク検出装置は、予め設定された直流電圧レベルでバイアスされた一定周波数を有する交流電圧信号を検波して検波出力信号を発生させる同期検波器と、ステアリングホイールの回転に対応してインダクタンスが変化するトルク検出コイルと温度変化に対応してインダクタンスが変化する温度補償コイルとが直列接続され、前記直列接続された２つのコイルの両端に前記検波出力信号と前記直流電圧がそれぞれ印加され、前記２つのコイルの接点に前記インダクタンスの変化による第１検出電圧が誘起されるブリッジ回路部と、予め定められた基準電圧と前記第１検出電圧のそれぞれのピーク値の差に対応する大きさのトルク検出信号を発生させる信号変換部とを含むことを特徴する。   A torque detector of the present invention made to achieve the above object includes a synchronous detector for detecting an AC voltage signal having a constant frequency biased at a preset DC voltage level and generating a detection output signal. A torque detection coil whose inductance changes in response to the rotation of the steering wheel and a temperature compensation coil whose inductance changes in response to a temperature change are connected in series, and the detection output is applied to both ends of the two serially connected coils. A bridge circuit portion in which a signal and the DC voltage are applied, and a first detection voltage is induced at the contact point of the two coils, and a predetermined reference voltage and each of the first detection voltages And a signal converter that generates a torque detection signal having a magnitude corresponding to the difference between the peak values.

そして、前記同期検波器は、前記交流電圧信号のうち前記直流電圧レベル以上の片波信号のみを前記検波出力信号として出力することを特徴とする。   The synchronous detector outputs only the single-wave signal having the DC voltage level or higher among the AC voltage signals as the detection output signal.

また、本発明のトルク検出装置は、前記交流電圧信号と同位相のサンプリングパルスを発生させるサンプリングパルス発生器をさらに含み、前記同期検波器が前記サンプリングパルスに同期されて前記交流電圧信号を検波することを特徴する。   The torque detector of the present invention further includes a sampling pulse generator that generates a sampling pulse in phase with the AC voltage signal, and the synchronous detector detects the AC voltage signal in synchronization with the sampling pulse. It is characterized by that.

そして、前記信号変換部は、前記第１検出電圧と前記基準電圧のそれぞれのピーク値を検出するピーク検出器と、前記ピーク検出器から検出される前記２つのピーク値の差を増幅する差動増幅器と、前記差動増幅器で増幅された電圧信号を電流信号に変換して前記トルク検出信号を発生させる電圧／電流変換器とを含むことを特徴する。   The signal converter includes a peak detector that detects the peak values of the first detection voltage and the reference voltage, and a differential that amplifies the difference between the two peak values detected from the peak detector. An amplifier and a voltage / current converter that converts the voltage signal amplified by the differential amplifier into a current signal to generate the torque detection signal.

本発明の車両用ステアリングホイールのトルク検出装置は、サンプリングパルスを発生させるサンプリングパルス発生器と、前記サンプリングパルスと同位相の予め設定された直流レベルを有する交流電圧信号を受信し、前記交流電圧信号を検波して、前記交流電圧信号の片波信号のみからなる検波出力信号を発生させる同期検波器と、ステアリングホイールの回転に対応してインダクタンスが変化するトルク検出コイルと温度変化に対応してインダクタンスが変化する温度補償コイルとが直列接続され、前記直列接続された２つのコイルの両端に前記検波出力信号と前記直流電圧がそれぞれ印加され、前記２つのコイルの接点に前記インダクタンスの変化による第１検出電圧が誘起されるブリッジ回路部と、予め定められた基準電圧と前記第１検出電圧のそれぞれのピーク値の差に対応する大きさのトルク検出信号を発生させる信号変換部とを含むことを特徴する。   A torque detector for a vehicle steering wheel according to the present invention includes a sampling pulse generator for generating a sampling pulse, an AC voltage signal having a preset DC level in phase with the sampling pulse, and the AC voltage signal. A synchronous detector that generates a detection output signal consisting only of a single wave signal of the AC voltage signal, a torque detection coil whose inductance changes in response to rotation of the steering wheel, and an inductance in response to a temperature change Are connected in series, the detection output signal and the DC voltage are applied to both ends of the two coils connected in series, respectively, and a first due to a change in the inductance is applied to the contact point of the two coils. A bridge circuit section in which a detection voltage is induced, a predetermined reference voltage, and the To characterized in that it comprises one and the respective magnitude signal converter to generate a torque detection signal corresponding to the difference between the peak value of the detection voltage.

そして、本発明のトルク検出装置では、同期検波器が、予め設定された直流レベルを有する一定の周波数の交流電圧信号を検波し、交流電圧信号の半波信号のみからなる検波出力信号を発生させる。ブリッジ回路部は、ステアリングホイールの回転と温度変化によってインダクタンスが変化するトルク検出コイルと、温度変化によってのみインダクタンスが変化する温度補償コイルとが直列接続され、直列接続された２つのコイルの両端に検波出力信号と直流電圧が印加され、２つのコイルと抵抗との接点でインダクタンスの変化によって誘起される第１及び第２検出電圧がそれぞれ得られる。この際、抵抗の接点は、常時インダクタンスの変化による検出電圧の大きさが一定であるため、基準電圧の役割を果たす。信号変換部は第１及び第２検出電圧のそれぞれのピーク値の差からトルク検出信号を発生させる。   In the torque detector of the present invention, the synchronous detector detects an AC voltage signal having a predetermined frequency and having a predetermined DC level, and generates a detection output signal consisting only of a half-wave signal of the AC voltage signal. . In the bridge circuit section, a torque detection coil whose inductance changes due to the rotation of the steering wheel and a temperature change and a temperature compensation coil whose inductance changes only due to a temperature change are connected in series, and detection is performed at both ends of the two coils connected in series. An output signal and a DC voltage are applied, and first and second detection voltages induced by changes in inductance at the contact points of the two coils and the resistors are obtained, respectively. At this time, the contact point of the resistor always serves as a reference voltage because the magnitude of the detection voltage due to the change in inductance is constant. The signal converter generates a torque detection signal from the difference between the peak values of the first and second detection voltages.

本発明に係るトルク検出装置は、発振信号を予め同期検波して温度補償コイル及びトルク検出コイルに印加し、両コイル間の接点から得られる検出電圧と基準電圧のそれぞれのピーク値を差動増幅することにより、位相変化によるトルク検出信号の歪みを防止することができる。その結果として、常時正確なトルク検出を行うことができる。   The torque detection device according to the present invention synchronously detects an oscillation signal in advance and applies it to a temperature compensation coil and a torque detection coil. By doing so, distortion of the torque detection signal due to a phase change can be prevented. As a result, accurate torque detection can always be performed.

以下、本発明に係るトルク検出装置の好適な実施例を図４ないし図９に基づいて説明する。図４は本発明に係るトルク検出装置を示すブロック図である。図４に示すように、発振器４０２は直流電圧ＶDCでバイアスされて一定の周波数の発振信号ＶOSCを発生させる。電流増幅器４０４は、発振器４０２から出力される発振信号ＶOSCの電流成分を増幅するが、電圧成分の位相と振幅はそのまま維持して交流電圧信号Ｖ1を発生させる。従って、この交流電圧信号Ｖ1は発振器４０２からの発振信号ＶOSCの位相、振幅及び直流電圧レベルが全て同一である。 A preferred embodiment of the torque detection device according to the present invention will be described below with reference to FIGS. FIG. 4 is a block diagram showing a torque detector according to the present invention. As shown in FIG. 4, the oscillator 402 generates the oscillation signal V OSC of constant frequency biased with a DC voltage V DC. The current amplifier 404 amplifies the current component of the oscillation signal V OSC output from the oscillator 402, but generates the AC voltage signal V 1 while maintaining the phase and amplitude of the voltage component as they are. Therefore, the AC voltage signal V 1 has the same phase, amplitude and DC voltage level of the oscillation signal V OSC from the oscillator 402.

サンプリングパルス発生器４０６は、発振器４０２からの発振信号ＶOSCを入力してサンプリングパルス信号ＶRを発生させる。このサンプリングパルス信号ＶRの位相は交流電圧信号Ｖ1の位相と同一である。同期検波器４０８は電流増幅器４０４とサンプリングパルス発生器４０６からそれぞれ交流電圧信号Ｖ1とサンプリングパルス信号ＶRを入力して交流電圧信号Ｖ1のうちサンプリングパルス信号ＶRと同一の位相を有する部分のみを片検波して検波出力信号Ｖ2として出力する。 The sampling pulse generator 406 receives the oscillation signal V OSC from the oscillator 402 and generates a sampling pulse signal V R. The phase of the sampling pulse signal V R is the same as the phase of the AC voltage signal V 1 . Portion having a synchronous detector 408, the current amplifier 404 and the sampling pulse signal V R and the same phase of the sampling pulse generator 406, respectively from the AC voltage signal V 1 and the AC to input a sampling pulse signal V R voltage signal V 1 only single detection and outputs a detection output signal V 2.

ブリッジ回路部４２８は、温度補償コイルＬ1とトルク検出コイルＬ2との直列回路および第１抵抗Ｒ1と第２抵抗Ｒ2との直列回路から構成される。温度補償コイルＬ1とトルク検出コイルＬ2との直列回路の両端、及び第１抵抗Ｒ1と第２抵抗Ｒ2との直列回路の両端には、同期検波器４０８からの検波出力信号Ｖ2と直流電圧ＶDCが印加される。温度補償コイルＬ1とトルク検出コイルＬ2との接点ではステアリングホイールのトルクに応じた第１検出電圧ＶCが得られる。 The bridge circuit unit 428 includes a series circuit of a temperature compensation coil L 1 and a torque detection coil L 2 and a series circuit of a first resistor R 1 and a second resistor R 2 . Both ends of the series circuit of the temperature compensation coil L 1 and the torque detection coil L 2, and a first resistor R 1 and the two ends of the series circuit of the second resistor R 2, the detection output signal from the synchronous detector 408 V 2 And a DC voltage V DC are applied. A first detection voltage V C corresponding to the torque of the steering wheel is obtained at the contact point between the temperature compensation coil L 1 and the torque detection coil L 2 .

ブリッジ回路部４２８を用いたステアリングホイールのトルク検出原理は次の通りである。車輪の駆動軸とステアリングホイールの駆動軸との間にはトーションバーが設けられ、ステアリングホイールが回転すると、このトーションバーのねじりが発生する。このトーションバーのねじりはトルク検出コイルＬ2周辺の磁束を変化させるが、この磁束の変化によってトルク検出コイルＬ2のインダクタンスが変化する。従って、このトルク検出コイルＬ2のインダクタンスの変化からステアリングホイールのトルクを検出する。 The torque detection principle of the steering wheel using the bridge circuit unit 428 is as follows. A torsion bar is provided between the drive shaft of the wheel and the drive shaft of the steering wheel, and when the steering wheel rotates, the torsion bar is twisted. The torsion bar twisting alters the magnetic flux around the torque detection coil L 2, but the inductance of the torque detection coil L 2 varies by a change of the magnetic flux. Thus, detecting the torque of the steering wheel from the change in inductance of the torque detection coil L 2.

温度補償コイルＬ1はトルク検出コイルＬ2から純粋なトーションバーのねじりによるインダクタンスの変化のみを検出することを可能にする補償装置である。トルク検出コイルＬ2のインダクタンスはステアリングホイールの回転と温度変化によって変化するが、温度補償コイルＬ1のインダクタンスは温度変化によってのみ変化するだけで、ステアリングホイールの回転とは関係ない。従って、温度補償コイルＬ1におけるインダクタンスの変化は周辺の温度変化などの外乱によるものなので、トルク検出コイルＬ2におけるインダクタンスの変化で温度補償コイルＬ1におけるインダクタンスの変化を相殺すると、周辺温度の変化などによるインダクタンスの変化が排除され、純粋なステアリングホイールの回転によるインダクタンスの変化のみを検出することができる。ブリッジ回路部４２８の第１抵抗Ｒ1と第２抵抗Ｒ2との接点では、Ｌ1＝Ｌ2の時の第１検出電圧ＶCと同一の位相及び振幅の第２検出電圧ＶEが得られる。ステアリングホイールのトルク検出は、温度補償コイルＬ1とトルク検出コイルＬ2との接点から得られる第１検出電圧ＶCと、第１抵抗Ｒ1と第２抵抗Ｒ2との接点から得られる第２検出電圧ＶEとを比較してその差を獲得することによりなされる。 The temperature compensation coil L 1 is a compensation device that makes it possible to detect only a change in inductance due to torsion of a pure torsion bar from the torque detection coil L 2 . The inductance of the torque detection coil L 2 changes with the rotation of the steering wheel and the temperature change, but the inductance of the temperature compensation coil L 1 changes only with the temperature change and is not related to the rotation of the steering wheel. Therefore, since the change in inductance in the temperature compensation coil L 1 is due to a disturbance such as a change in ambient temperature, if the change in inductance in the temperature compensation coil L 1 is offset by the change in inductance in the torque detection coil L 2 , the change in ambient temperature Inductance changes due to the above are eliminated, and only changes in inductance due to pure steering wheel rotation can be detected. At the contact point between the first resistor R 1 and the second resistor R 2 of the bridge circuit unit 428, a second detection voltage V E having the same phase and amplitude as the first detection voltage V C when L 1 = L 2 is obtained. It is done. The steering wheel torque is detected by a first detection voltage V C obtained from the contact point between the temperature compensation coil L 1 and the torque detection coil L 2 and a first contact point obtained from the contact point between the first resistor R 1 and the second resistor R 2 . This is done by comparing the two detection voltages VE and obtaining the difference.

本発明に係るトルク検出装置は、ブリッジ回路部４２８から得られた第１検出電圧ＶC
と第２検出電圧ＶEのそれぞれのピーク値を差動増幅してトルク検出信号ＴSを発生させる。図４の第１ピーク検出器４１０は第２検出電圧ＶEのピーク値を検出して第２ピーク検出電圧ＶP4を発生させ、第２ピーク検出器４１２は第１検出電圧ＶCのピーク値を検出して第１ピーク検出電圧ＶP3を発生させる。第１及び第２ピーク検出器４１０、４１２からそれぞれ出力される第２ピーク検出電圧ＶP4と第１ピーク検出電圧ＶP3との差は、差動増幅器４１４によって増幅された後、電圧／電流変換器４１６で電流の形に変換されることにより、トルク検出信号ＴSが作られる。このトルク検出信号ＴSは操舵装置に補助駆動力を提供するモータの駆動に利用することができる。図４において、抵抗Ｒ1’、Ｒ2’、第３及び第４ピーク検出器４１８、４２０、差動増幅器４２２、電圧／電流変換器４２４はフェールセーフ(fail-safe)用補助回路である。 The torque detection device according to the present invention includes a first detection voltage V C obtained from the bridge circuit unit 428.
And the second detection voltage V E are differentially amplified to generate a torque detection signal T S. The first peak detector 410 in FIG. 4 detects the peak value of the second detection voltage V E to generate the second peak detection voltage V P4 , and the second peak detector 412 has the peak value of the first detection voltage V C. To detect the first peak detection voltage V P3 . The difference between the second peak detection voltage V P4 and the first peak detection voltage V P3 output from the first and second peak detectors 410 and 412 is amplified by the differential amplifier 414 and then converted to voltage / current. The torque detection signal T S is generated by being converted into a current form by the device 416. The torque detection signal T S may be used to drive the motor to provide an auxiliary driving force to the steering system. In FIG. 4, resistors R 1 ′, R 2 ′, third and fourth peak detectors 418 and 420, a differential amplifier 422, and a voltage / current converter 424 are fail-safe auxiliary circuits.

図５は電流増幅器４０４から出力される交流電圧信号Ｖ1とサンプリングパルス発生器４０６から出力されるサンプリングパルス信号ＶRを示す図である。図５より、交流電圧信号Ｖ1の位相とサンプリングパルス信号ＶRの位相とが互いに一致することが分る。図６は同期検波器４０８から出力される検波出力信号Ｖ2とサンプリングパルス発生器４０６から出力されるサンプリングパルス信号ＶRを示す図である。図６に示すように、同期検波器４０８における片検波によって、交流電圧信号Ｖ1のうち直流電圧ＶDCレベル以上に相当する部分のみからなる検波出力信号Ｖ2が作られる。 FIG. 5 shows the AC voltage signal V 1 output from the current amplifier 404 and the sampling pulse signal V R output from the sampling pulse generator 406. Than 5, it can be seen that an AC voltage signal V 1 of the phase and the phase of the sampling pulse signal V R coincide with each other. 6 is a diagram showing the sampling pulse signal V R output from the detection output signal V 2 and the sampling pulse generator 406 output from the synchronous detector 408. As shown in FIG. 6, the detection output signal V 2 composed only of the portion corresponding to the DC voltage V DC level or more of the AC voltage signal V 1 is generated by the single detection in the synchronous detector 408.

図７は温度補償コイルＬ1とトルク検出コイルＬ2のインダクタンスの変化による第１検出電圧ＶCの大きさの変化を示す図である。図７に示すように、ステアリングホイールが回転しない場合にはＬ1＝Ｌ2になって基準大きさの第１検出電圧ＶC1が得られる。これとは異なり、ステアリングホイールが反時計方向ＣＣＷに回転すると、トーションバーの作用によってＬ1＞Ｌ2になって基準大きさの第１検出電圧ＶC1より大きい第１検出電圧ＶC2が得られ、ステアリングホイールが時計方向ＣＷに回転すると、トーションバーの作用によってＬ1＜Ｌ2になって基準大きさの第１検出電圧ＶC1より小さい第１検出電圧ＶC3が得られる。図８は第１抵抗Ｒ1と第２抵抗Ｒ2との接点から得られる第２検出電圧ＶEを示す図である。この第２検出電圧ＶEと第１検出電圧ＶCとの差からステアリングホイールのトルクを検出する。 FIG. 7 is a diagram illustrating a change in the magnitude of the first detection voltage V C due to a change in inductance of the temperature compensation coil L 1 and the torque detection coil L 2 . As shown in FIG. 7, when the steering wheel does not rotate, L 1 = L 2 and the first detection voltage V C1 having the reference magnitude is obtained. On the other hand, when the steering wheel rotates counterclockwise CCW, L 1 > L 2 is obtained by the action of the torsion bar, and the first detection voltage V C2 larger than the first detection voltage V C1 of the reference magnitude is obtained. , when the steering wheel is rotated in the clockwise direction CW, L 1 <first detection voltage V C1 is smaller than the first detection voltage V C3 of the reference size becomes L 2 is obtained by the action of the torsion bar. FIG. 8 is a diagram showing the second detection voltage V E obtained from the contact point between the first resistor R 1 and the second resistor R 2 . The torque of the steering wheel is detected from the difference between the second detection voltage V E and the first detection voltage V C.

このようなステアリングホイールの回転方向と、温度補償コイルＬ1およびトルク検出コイルＬ2の各インダクタンスと、第１検出電圧ＶCとの相互関係を表１に示した。

Figure 0003893122
Table 1 shows the correlation among the rotation direction of the steering wheel, the inductances of the temperature compensation coil L 1 and the torque detection coil L 2 , and the first detection voltage V C.
Figure 0003893122

図９は本発明に係るトルク検出装置における第１検出電圧ＶCの位相変化による第２ピーク検出器４１２の第１ピーク検出電圧ＶP3を示す図である。図９に示すように、本発明に係る第２ピーク検出器４１２は第１検出電圧ＶCのピーク値を検出し、検出されたピーク値に相当する直流電圧レベルの第１ピーク検出電圧ＶP3を出力する。従って、温度補償コイルＬ1およびトルク検出コイルＬ2の各インダクタンスの変化による第１検出電圧ＶCの位相変化の影響を受けず、常時同一の第１ピーク検出電圧ＶP3を得ることができるため、トルク検出信号ＴSの歪みを防止することができる。 FIG. 9 is a diagram showing the first peak detection voltage V P3 of the second peak detector 412 due to the phase change of the first detection voltage V C in the torque detection device according to the present invention. As shown in FIG. 9, the second peak detector 412 according to the present invention detects the peak value of the first detection voltage V C , and the first peak detection voltage V P3 at the DC voltage level corresponding to the detected peak value. Is output. Therefore, it is possible to not affected by the phase change of the first detection voltage V C by the change in inductance of the temperature compensation coil L 1 and the torque detection coil L 2, to obtain a first peak detection voltage V P3 same at all times Distortion of the torque detection signal T S can be prevented.

従来のトルク検出装置を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the conventional torque detection apparatus. 図１に示した従来のトルク検出装置の交流電圧の位相変化とサンプリングパルスを示す図である。It is a figure which shows the phase change and sampling pulse of the alternating voltage of the conventional torque detection apparatus shown in FIG. 図１に示した従来のトルク検出装置の交流電圧の位相変化によるサンプルホールド回路の出力電圧の変化を示す図である。It is a figure which shows the change of the output voltage of a sample hold circuit by the phase change of the alternating voltage of the conventional torque detection apparatus shown in FIG. 本発明に係るトルク検出装置のブロック図である。1 is a block diagram of a torque detection device according to the present invention. 図４に示した本発明に係るトルク検出装置の交流電圧信号とサンプリングパルスを示す図である。It is a figure which shows the alternating voltage signal and sampling pulse of the torque detection apparatus which concerns on this invention shown in FIG. 図４に示した本発明に係るトルク検出装置のサンプリングパルスと検波出力信号を示す図である。It is a figure which shows the sampling pulse and detection output signal of the torque detector which concerns on this invention shown in FIG. 図４に示した本発明に係るトルク検出装置の温度補償コイルとトルク検出コイルのインダクタンスの変化による第１検出電圧の大きさの変化を示す図である。FIG. 5 is a diagram illustrating a change in magnitude of a first detection voltage due to a change in inductance of the temperature compensation coil and the torque detection coil of the torque detection device according to the present invention shown in FIG. 4. 図４に示した本発明に係るトルク検出装置の第１抵抗と第２抵抗との接点から得られる第２検出電圧を示す図である。It is a figure which shows the 2nd detection voltage obtained from the contact of the 1st resistance and 2nd resistance of the torque detection apparatus which concerns on this invention shown in FIG. 図４に示した本発明に係るトルク検出装置において検出電圧の位相変化による第２ピーク検出器の第１ピーク検出電圧を示す図である。FIG. 5 is a diagram illustrating a first peak detection voltage of a second peak detector due to a phase change of a detection voltage in the torque detection device according to the present invention illustrated in FIG. 4.

符号の説明Explanation of symbols

４０２ 発振器
４０４ 電流増幅器
４０６ サンプリングパルス発生器
４０８ 同期検波器
４１０ 第１ピーク検出部
４１２ 第２ピーク検出部
４１４ 差動増幅器
４１６ 電圧／電流変換器
４２８ ブリッジ回路部
Ｌ1 温度補償コイル
Ｌ2 トルク検出コイル 402 Oscillator 404 Current amplifier 406 Sampling pulse generator 408 Synchronous detector 410 First peak detector 412 Second peak detector 414 Differential amplifier 416 Voltage / current converter 428 Bridge circuit L 1 Temperature compensation coil L 2 Torque detection coil

Claims (5)

予め設定された直流電圧レベルでバイアスされた一定周波数を有する交流電圧信号を検波して検波出力信号を発生させる同期検波器と、
ステアリングホイールの回転に対応してインダクタンスが変化するトルク検出コイルと温度変化に対応してインダクタンスが変化する温度補償コイルとが直列接続され、前記直列接続された２つのコイルの両端に前記検波出力信号と前記直流電圧がそれぞれ印加され、前記２つのコイルの接点に前記インダクタンスの変化による第１検出電圧が誘起されるブリッジ回路部と、
予め定められた基準電圧と前記第１検出電圧のそれぞれのピーク値の差に対応する大きさのトルク検出信号を発生させる信号変換部とを含むトルク検出装置。 A synchronous detector for detecting an AC voltage signal having a constant frequency biased at a preset DC voltage level and generating a detection output signal;
A torque detection coil whose inductance changes in response to the rotation of the steering wheel and a temperature compensation coil whose inductance changes in response to a temperature change are connected in series, and the detection output signal is connected to both ends of the two serially connected coils. And the DC voltage are respectively applied, and a bridge circuit unit in which a first detection voltage is induced by a change in the inductance at the contact point of the two coils,
A torque detection device including a signal conversion unit that generates a torque detection signal having a magnitude corresponding to a difference between a predetermined reference voltage and a peak value of each of the first detection voltages. 前記同期検波器は、前記交流電圧信号のうち前記直流電圧レベル以上の片波信号のみを前記検波出力信号として出力する請求項１記載のトルク検出装置。   The torque detector according to claim 1, wherein the synchronous detector outputs only a single-wave signal having the DC voltage level or higher in the AC voltage signal as the detection output signal. 前記交流電圧信号と同位相のサンプリングパルスを発生させるサンプリングパルス発生器をさらに含み、
前記同期検波器が前記サンプリングパルスに同期されて前記交流電圧信号を検波する請求項１記載のトルク検出装置。 A sampling pulse generator for generating a sampling pulse in phase with the AC voltage signal;
The torque detector according to claim 1, wherein the synchronous detector detects the AC voltage signal in synchronization with the sampling pulse. 前記信号変換部は、
前記第１検出電圧と前記基準電圧のそれぞれのピーク値を検出するピーク検出器と、
前記ピーク検出器から検出される前記２つのピーク値の差を増幅する差動増幅器と、
前記差動増幅器で増幅された電圧信号を電流信号に変換して前記トルク検出信号を発生させる電圧／電流変換器とを含む請求項１記載のトルク検出装置。 The signal converter is
A peak detector for detecting respective peak values of the first detection voltage and the reference voltage;
A differential amplifier that amplifies the difference between the two peak values detected from the peak detector;
The torque detection device according to claim 1, further comprising: a voltage / current converter that converts the voltage signal amplified by the differential amplifier into a current signal to generate the torque detection signal. サンプリングパルスを発生させるサンプリングパルス発生器と、
前記サンプリングパルスと同位相の予め設定された直流レベルを有する交流電圧信号を受信し、前記交流電圧信号を検波して、前記交流電圧信号の片波信号のみからなる検波出力信号を発生させる同期検波器と、
ステアリングホイールの回転に対応してインダクタンスが変化するトルク検出コイルと温度変化に対応してインダクタンスが変化する温度補償コイルとが直列接続され、前記直列接続された２つのコイルの両端に前記検波出力信号と前記直流電圧がそれぞれ印加され、前記２つのコイルの接点に前記インダクタンスの変化による第１検出電圧が誘起されるブリッジ回路部と、
予め定められた基準電圧と前記第１検出電圧のそれぞれのピーク値の差に対応する大きさのトルク検出信号を発生させる信号変換部とを含む車両用ステアリングホイールのトルク検出装置。 A sampling pulse generator for generating a sampling pulse;
Synchronous detection for receiving an AC voltage signal having a preset DC level in phase with the sampling pulse, detecting the AC voltage signal, and generating a detection output signal consisting only of a single wave signal of the AC voltage signal And
A torque detection coil whose inductance changes in response to the rotation of the steering wheel and a temperature compensation coil whose inductance changes in response to a temperature change are connected in series, and the detection output signal is connected to both ends of the two serially connected coils. And the DC voltage are respectively applied, and a bridge circuit unit in which a first detection voltage is induced by a change in the inductance at the contact point of the two coils,
A torque detection apparatus for a vehicle steering wheel, comprising: a signal converter that generates a torque detection signal having a magnitude corresponding to a difference between a predetermined reference voltage and a peak value of each of the first detection voltages.
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